UDP 程序设计

 UDP Server程序

1、编写UDP Server程序的步骤

　　(1)使用socket()来建立一个UDP socket，第二个参数为SOCK_DGRAM。

　　(2)初始化sockaddr_in结构的变量，并赋值。sockaddr_in结构定义：

　　struct sockaddr_in {

　　uint8_t sin_len;

　　sa_family_t sin_family;

　　in_port_t sin_port;

　　struct in_addr sin_addr;

　　char sin_zero[8];

　　};

　　这里使用“08”作为服务程序的端口，使用“INADDR_ANY”作为绑定的IP地址即任何主机上的地址。

　　(3)使用bind()把上面的socket和定义的IP地址和端口绑定。这里检查bind()是否执行成功，如果有错误就退出。这样可以防止服务程序重复运行的问题。

　　(4)进入无限循环程序，使用recvfrom()进入等待状态，直到接收到客户程序发送的数据，就处理收到的数据，并向客户程序发送反馈。这里是直接把收到的数据发回给客户程序。

2、udpserv.c程序内容

　　#include <sys/socket.h>

　　#include <unistd.h>

　　#include <string.h>

　　#include <stdio.h>

　　#include <arpa/inet.h>

　　#include <stdlib.h>

　　#define MAXLINE 80

　　#define SERV_PORT 8888

　　void do_echo(int sockfd,struct sockaddr *pcliaddr,socklen_t clilen)

　　{

　　int n;

　　socklen_t len;

　　char mesg[MAXLINE];

　　for(;;)

　　{

　　len = clilen;

　　/* waiting for receive data */

　　n = recvfrom(sockfd,mesg,MAXLINE,0,pcliaddr,&len);

　　/* sent data back to client */

　　sendto(sockfd,mesg,n,0,pcliaddr,len);

　　}

　　}

　　int main(void)

　　{

　　int sockfd;

　　struct sockaddr_in servaddr,cliaddr;

　　sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); /* create a socket */

　　/* init servaddr */

　　bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));

　　servaddr.sin_family = AF_INET;

　　servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

　　servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

　　/* bind address and port to socket */

　　if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr)) == -1)

　　{

　　perror("bind error");

　　exit(1);

　　}

　　do_echo(sockfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,sizeof(cliaddr));

　　return 0;

　　}

　　UDP Client程序

　　1、编写UDP Client程序的步骤

　　(1)初始化sockaddr_in结构的变量，并赋值。这里使用“8888”作为连接的服务程序的端口，从命令行参数读取IP地址，并且判断IP地址是否符合要求。

　　(2)使用socket()来建立一个UDP socket，第二个参数为SOCK_DGRAM。

　　(3)使用connect()来建立与服务程序的连接。与TCP协议不同，UDP的connect()并没有与服务程序三次握手。上面说了UDP是非连接的，实际上也可以是连接的。使用连接的UDP，kernel可以直接返回错误信息给用户程序，从而避免由于没有接收到数据而导致调用recvfrom()一直等待下去，看上去好像客户程序没有反应一样。

　　(4)向服务程序发送数据，因为使用连接的UDP，所以使用write()来替代sendto()。这里的数据直接从标准输入读取用户输入。

　　(5)接收服务程序发回的数据，同样使用read()来替代recvfrom()。

　　(6)处理接收到的数据，这里是直接输出到标准输出上。

　　udpclient.c程序内容：

　　#include <sys/socket.h>

　　#include <unistd.h>

　　#include <string.h>

　　#include <stdio.h>

　　#include <arpa/inet.h>

　　#include <stdlib.h>

　　#define MAXLINE 80

　　#define SERV_PORT 8888

　　void do_cli(FILE *fp,int sockfd,struct sockaddr *pservaddr,socklen_t servlen)

　　{

　　int n;

　　char sendline[MAXLINE],recvline[MAXLINE + 1];

　　/* connect to server */

　　if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)pservaddr,servlen) == -1)

　　{

　　perror("connect error");

　　exit(1);

　　}

　　while(fgets(sendline,MAXLINE,fp) != NULL)

　　{

　　/* read a line and send to server */

　　write(sockfd,sendline,strlen(sendline));

　　/* receive data from server */

　　n = read(sockfd,recvline,MAXLINE);

　　if(n == -1)

　　{

　　perror("read error");

　　exit(1);

　　}

　　recvline[n] = 0; /* terminate string */

　　fputs(recvline,stdout);

　　}

　　}

　　int main(int argc,char **argv)

　　{

　　int sockfd;

　　struct sockaddr_in srvaddr;

　　/* check args */

　　if(argc != 2)

　　{

　　printf("usage: udpclient \n");

　　exit(1);

　　}

　　/* init servaddr */

　　bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));

　　servaddr.sin_family = AF_INET;

　　servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

　　if(inet_pton(AF_INET,argv[1],&servaddr.sin_addr) <= 0)

　　{

　　printf("[%s] is not a valid IPaddress\n",argv[1]);

　　exit(1);

　　}

　　sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

　　do_cli(stdin,sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));

　　return 0;

　　}

运行例子程序

　　1、编译例子程序

　　使用如下命令来编译例子程序：

　　gcc -Wall -o udpserv udpserv.c

　　gcc -Wall -o udpclient udpclient.c

　　编译完成生成了udpserv和udpclient两个可执行程序。

　　2、运行UDP Server程序

　　执行./udpserv &命令来启动服务程序。我们可以使用netstat -ln命令来观察服务程序绑定的IP地址和端口，部分输出信息如下：

　　Active Internet connections (only servers)

　　Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State

　　tcp 0 0 0.0.0.0:32768 0.0.0.0:* LISTEN

　　tcp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:* LISTEN

　　tcp 0 0 0.0.0.0:6000 0.0.0.0:* LISTEN

　　tcp 0 0 127.0.0.1:631 0.0.0.0:* LISTEN

　　udp 0 0 0.0.0.0:32768 0.0.0.0:*

　　udp 0 0 0.0.0.0:8888 0.0.0.0:*

　　udp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:*

　　udp 0 0 0.0.0.0:882 0.0.0.0:*

　　可以看到udp处有“0.0.0.0:8888”的内容，说明服务程序已经正常运行，可以接收主机上任何IP地址且端口为8888的数据。

　　如果这时再执行./udpserv &命令，就会看到如下信息：

　　bind error: Address already in use

　　说明已经有一个服务程序在运行了。

运行UDP Client程序

　　执行./udpclient 127.0.0.1命令来启动客户程序，使用127.0.0.1来连接服务程序，执行效果如下：

　　Hello,World!

　　Hello,World!

　　this is a test

　　this is a test

　　^d

　　输入的数据都正确从服务程序返回了，按ctrl+d可以结束输入，退出程序。

　　如果服务程序没有启动，而执行客户程序，就会看到如下信息：

　　$ ./udpclient 127.0.0.1

　　test

　　read error: Connection refused

　　说明指定的IP地址和端口没有服务程序绑定，客户程序就退出了。这就是使用connect()的好处，注意，这里错误信息是在向服务程序发送数据后收到的，而不是在调用connect()时。如果使用tcpdump程序来抓包，会发现收到的是ICMP的错误信息。